一种盲人智能助行服及其导航方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种盲人智能助行服及其导航方法，适用于辅助盲人行动的智能机器人技术领域。
【背景技术】
[0002]残疾人是值得我们社会关心的一个典型弱势群体。例如盲人，由于受视力障碍的原因，大部分盲人无法辨别方向、无法获知自己所在空间位置，给其出行带来十分不便，这些生活自主性的缺失导致其基本生活技能丧失，严重影响了其工作、学习和生活。
[0003]虽然目前社会中已经出现对导盲机器进行研究的团队，有的团队甚至已经制做了相关的导盲产品，但是仍然得不到广泛使用。其原因是:第一，虽然硕果累累，但也各有千秋。因为理想中的导盲机器功能非常强大，科技人员都只是研究了一部分，尤其是对障碍物侦测与躲避方法的研究不多。所以，对障碍物侦测与躲避方法的研究应该加大力度。第二，盲人对导盲机器的信赖不够，出于对盲人自身安全和盲人的特殊心理考虑，盲人一般使用导盲犬来导盲。因此，发明一种功能强大、性能稳定，并且获得盲人群体普遍信任的导盲机器意义十分重大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种盲人自主外出行动的智能助行服及其导航方法，解决盲人外出必须需要导盲犬或专门人员进行道路引导的技术难题。
[0005]为实现上述目的，本发明采取的技术方案适用于两种不同的情形，一种适用于利用盲人智能助行服进行室外导航的情形，另一种适用于利用盲人智能助行服进行室内导航的情形。
[0006]针对室外导航的情形，本发明采用的技术方案为:一种盲人智能助行服，包括助行服本体，其特征在于，所述助行服本体上安装有导盲单元，所述导盲单元包括图像采集模块、测距模块、语音输入模块、中央控制模块、语音输出模块、路径输入模块和GPS定位模块；所述图像采集模块、所述测距模块和所述GPS定位模块同时与所述路径输入模块和所述中央控制模块连接;所述路径输入模块还连接有语音输入模块，所述中央控制模块还连接有语音输出模块;所述图像采集模块用来将采集到的盲人周围的环境图像信息传送给所述路径输入模块和所述中央控制模块，所述测距模块用来将采集到的盲人与周围障碍物的距离信息传送给所述路径输入模块和所述中央控制模块，所述语音输入模块用来将采集到的语音信息传送给所述路径输入模块;所述GPS定位模块用来将采集到的盲人的位置信息传送给所述路径输入模块和所述中央控制模块;所述路径输入模块用来将采集到各种信息耦合处理，固化为路径信息输送给所述中央控制模块，所述中央控制模块用来将路径输入模块的路径信息与采集到实时信息进行对比，计算出盲人距周围障碍物的距离信息、位置信息以及后续正确的路径信息，并通过语音输出模块以自然语音的形式传送给盲人。
[0007]上述方案中，所述图像采集模块为摄像头，所述测距模块为超声波收发探头。
[0008]上述方案中，所述助行服本体包括背心、眼镜、腰带和裤子，所述摄像头位于所述背心正前方，所述超声波收发探头包括第一超声波收发探头、第二超声波收发探头、第三超声波收发探头、第四超声波收发探头和第五超声波收发探头，所述第一超声波收发探头位于所述眼镜上，所述第二超声波收发探头位于所述腰带上，所述第三超声波收发探头位于所述裤子的小腿处，所述第四超声波收发探头和所述第五超声波收发探头分别位于所述背心的两肩侧。
[0009]上述方案中，所述路径输入模块包括常用路径输入模块和新增路径输入模块，所述常用路径输入模块和所述新增路径输入模块分别位于所述背心的两肩侧，所述常用路径模块用来存储若干条常用的路径信息，所述新增路径模块用来存储新增的路径信息，所述新增路径模块存储的新增的路径信息能够随时被更新。
[0010]上述方案中，所述导盲单元还包括电源模块，所述电源模块包括锂电池，所述锂电池包括工作电池和备用电池，所述工作电池和所述备用电池分别位于所述背心前端的口袋内。
[0011]上述方案中，所述中央控制模块还连接有返回模块，所述返回模块用来将中央控制模块中存储的盲人已经出行的路径信息以相反方向的模式传送给所述中央控制模块，所述中央控制模块通过所述语音输出模块以自然语音的形式引导盲人返回至出发点。
[0012]进一步地，一种利用盲人智能助行服进行室外路径导航的方法，包括如下步骤:
S1:由家人或朋友带领盲人穿着盲人智能助行服到室外实地行走一遍;行走过程中通过图像采集模块、测距模块、语音输入模块和GPS定位模块采集路径信息并通过路径输入模块将相关信息耦合处理，并固化存储到中央控制模块中；
S2:盲人自行行走时，首先选择行走路径进入对应的导航模式，中央控制模块根据已存储的路径信息通过语音输出模块告知盲人行走的方向；行走过程中，图像采集模块和测距模块实时将障碍物的图像位置信息、GPS定位模块实时将盲人的位置信息传送给中央控制模块，中央控制模块将采集到的实时信息与已存储的路径信息进行对比运算，并通过语音输出模块以自然语言的形式通过耳机将盲人距周围障碍物的距离信息、位置信息以及后续正确的路径信息提醒给盲人。
[0013]上述方案中，步骤S2中所述耳机通过双声道的方式提醒盲人，左声道播放路径提示信息，右声道播放障碍物高度及距离信息。
[0014]上述方案中，当盲人需要通过红绿灯斑马线时，语音输出模块将提前通知盲人，盲人通过请求行人帮助的方式通过斑马线。
[0015]上述方案中，当盲人独自出行时因各种意外情况行至一个没有预先固化存储在中央控制模块中的陌生路径时，通过启动返回模块，语音输出模块以自然语音的形式将本次盲人出行的路径信息以相反的方向提示，从而引导盲人返回至出发点。
[0016]针对室内导航的情形，本发明采取的技术方案为:一种盲人智能助行服，包括助行服本体，其特征在于，所述助行服本体上安装有导盲单元，所述导盲单元包括图像采集模块、测距模块、语音输入模块、中央控制模块、语音输出模块和路径输入模块;所述图像采集模块和所述测距模块同时与所述路径输入模块和所述中央控制模块连接;所述语音输入模块单独与所述路径输入模块连接，所述路径输入模块通过地理信息系统与所述中央控制模块连接，所述中央控制模块与所述语音输出模块连接;所述图像采集模块用来将采集到的盲人周围的环境图像信息传送给所述路径输入模块和所述中央控制模块，所述测距模块用来将采集到的盲人与周围障碍物的距离信息传送给所述路径输入模块和所述中央控制模块，所述语音输入模块用来将采集到的语音信息传送给所述路径输入模块;所述路径输入模块将采集到的各种信息通过地理信息系统进行位置定位，形成固化后的路径信息输送给所述中央控制模块，所述中央控制模块用来将固化后的路径信息与采集到的实时信息进行对比，计算出盲人距周围障碍物的距离信息、位置信息以及后续正确的路径信息，并通过语音输出模块以自然语音的形式传送给盲人。
[0017]上述方案中，所述图像采集模块为摄像头，所述测距模块为超声波收发探头。
[0018]上述方案中，所述助行服本体包括背心、眼镜、腰带和裤子，所述摄像头位于所述背心正前方，所述超声波收发探头包括第一超声波收发探头、第二超声波收发探头、第三超声波收发探头、第四超声波收发探头和第五超声波收发探头，所述第一超声波收发探头位于所述眼镜上，所述第二超声波收发探头位于所述腰带上，所述第三超声波收